Distinguishing Local and non-Local Demagnetization in Ferromagnetic FePt Nanoparticles
利用时间分辨相干X射线衍射技术研究了FePt纳米粒子在激光诱导超快退磁过程中的空间分辨磁化结构。动量相关的X射线磁衍射表明，在不同的X射线动量转移，退磁进行在不同的速率。我们发现，所观察到的动量相关的散射具有纳米颗粒内的非均匀退磁的签名，与退磁进行更迅速地在纳米颗粒的边界。一个壳层区域的磁化强度降低，并以超磁振子速度向内移动。自旋输运计算表明，壳层的形成是由超扩散自旋通量驱动的，主要是离开纳米颗粒进入周围的碳。量化这种非局部的贡献，使我们能够从局部退磁分离。
2019-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Silicide Induced Surface Defects in FePt nanoParticle fcc-to-fct Thermally Activated Phase Transition
磁性纳米颗粒（MNP）与包括高密度信息存储和磁共振成像（仅举几例）在内的广泛应用相关。在可用于制备MnPs的材料中，FePt正引起越来越多的关注。然而，为了获得FePt MNP的最强磁性能，通常需要热退火以将面心立方合成的nPs转化为其四方相。很少提到的是这种治疗对磁性能的潜在副作用。在这项研究中，我们专注于经常使用的策略，旨在克服MnP聚结在热退火过程中的二氧化硅壳的影响。虽然我们表明这种壳确实可以防止烧结，并且确实发生了fcc到fct的转换，但我们还揭示了硅化物的形成，这可以阻止fct-FePt MnP的更强磁性完全实现。因此，这份报告揭示了缺乏调查和理解的界面现象发生在热退火的锰纳米颗粒，并通过这样做，也突出了开发新的策略，以避免硅化物形成的好处。
2016-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Surface energies of stoichiometric FePt and CoPt alloys and their implications for nanoparticle morphologies
我们用密度泛函理论计算了单原子Fe、Co和Pt以及二元有序FePt、CoPt和MnPt的各种低指数表面的表面能和表面磁序。我们的研究结果表明，元素，Pt覆盖的表面是首选的Fe和Co覆盖和混合表面相同的取向。混合表面的最低能量取向是高度配位的（111）表面。我们发现Pt覆盖的（111）表面，这只能在L11结构中实现，与混合L10（111）表面相比，能量低约400 meV/atom。我们的结论是，这种低表面能稳定的L11结构的小纳米粒子，这是抑制在块体合金，但最近已合成的薄膜的CoPt。从表面能和体积能的相互作用，可以估计单晶有序纳米颗粒的平衡形状和不同排序之间的交叉尺寸。
2009-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Non-equilibrium self-assembly of spin-wave solitons in FePt nanoparticles
L10相的FePt等磁性纳米粒子是我们当前数据存储技术的基石。随着晶粒变得越来越小以满足技术需求，超顺磁性极限要求材料具有更高的磁晶各向异性。这反过来又将磁交换长度减小到仅几纳米，从而能够在纳米颗粒内诱导磁性结构。在这里，我们描述了自旋波孤子的存在，自旋波激发的动态局域束缚态，在FePt纳米粒子。我们用时间分辨X射线衍射和微磁模型表明，飞秒激光激发后的退磁态形成了亚10 nm大小的自旋波孤子。测得的孤子自旋进动频率为0.1 THz，将该系统定位为开发能够填充THz间隙的微型器件的平台。
2021-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Ligand exchange in gold-coated FePt nanoparticles
在这项工作中，我们提出了金包覆的FePt纳米粒子的磁性和稳定的水分散体的FePt@Au和FePt合成后的配体交换与巯基十一烷酸的研究。由TEM显微照片确定的粒径从未涂覆的纳米颗粒的4 nm到金涂覆的纳米颗粒的最大10 nm，表明壳的厚度在1至3 nm的范围内。磁特性包括在10和300 K的磁滞循环。结果表明，在低场和室温下，未涂覆和涂覆的纳米颗粒的磁行为令人惊讶地非常相似。由于金包覆纳米颗粒保持了FePt的磁性，并且金的存在提高了纳米颗粒的功能化，因此该系统适合于生物应用。巯基十一烷酸配体转移用于使水稳定的纳米颗粒在宽的pH范围内。透射电子显微镜和动态光散射结果表明，配体交换后的纳米粒子轻微团聚。傅里叶变换红外光谱结果表明，硫醇结合到表面的金原子。
2009-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Magnetic switching in granular FePt layers promoted by near-field laser enhancement
鉴于在下一代高密度磁纪录中的潜在应用，磁性材料中纳米尺度下的光-物质相互作用是一个热门的研究课题。激光辅助开关提供了一种克服高各向异性和高堆积密度介质的材料限制的途径，尽管关于开关过程的动力学仍然没有被探索。我们使用超快小角度X射线散射在X射线自由电子激光探测嵌入在碳基体的FePt纳米颗粒的磁开关动力学的光飞秒激光脉冲激发。我们观察到，激光激发和施加的静态磁场，一个数量级小于矫顽场的组合，可以克服“向上”和“向下”磁化之间的磁各向异性障碍，使磁化切换。这种磁开关被发现是不均匀的整个材料，与一些个别的FePt纳米粒子既不开关也不退磁。这种行为的起源被确定为近场修改周围的FePt纳米粒子的入射激光辐射。非开关纳米粒子的分数的影响，由FePt和散热层之间的热流。
2017-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Element-specific ultrafast lattice dynamics in FePt nanoparticles
本研究利用超快电子衍射探测FePt纳米颗粒的晶格动力学，发现其振动幅度符合原子质量差异规律，且激光激发后首个皮秒内Pt的晶格膨胀更大，揭示了应变波驱动下Pt纵向声学运动占主导的机制。
2024-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Surface Energy Driven Grain Growth Model: FePt L10 Nanoparticles
我们开发了一个晶粒生长模型，是基于能量最小化的表面相对于体积能量和粮食的环境。我们使用众所周知的FePt L1 $_\text{0}$系统来发现驱动FePt晶粒形状和尺寸的物理因素。据发现，优选的生长方向是沿着对称平面，所述对称平面由基本晶体确定并且由表面能最小化驱动。该模型可以用来预测晶粒的生长和形状随原子序数和成分的变化。这意味着通过调整晶粒的表面和晶界，可以操纵磁性晶粒的形状。
2022-09-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.data-an
Anisotropic Exchange Spin Model to Investigate the Curie Temperature Dispersion of Finite-Size L10-FePt Magnetic Nanoparticles
本研究构建了含自旋交换各向异性的原子级LLG模型，复现了此前各向同性模型低估的L10-FePt纳米颗粒Tc色散，证实约70%实验观测色散源于尺寸效应，为HAMR介质尺寸控制提供依据。
2025-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature and particle size dependence of equilibrium order parameter of FePt
首先，第二和第三近邻对混合势的等原子FePt合金的第一性原理计算的Connolly-Williams方法内的正则集团展开形式主义。使用以这种方式获得的混合电位，对体积和（近似）球形纳米粒子的尺寸范围从2.5到6 nm的平衡L1_0排序对温度的依赖性进行了研究。采用蒙特卡罗模拟和解析环近似计算了体系的序参量。对于有限尺寸的纳米颗粒，（长程）序参量随着温度的升高从1到0连续变化。而不是一个不连续的指示相变，我们得到了一个拐点的顺序作为温度的函数。该拐点发生在低于本体相变温度的温度下，并且随着颗粒尺寸的减小而减小。我们的计算预测，在600 ℃（一个典型的退火温度为促进L1_0有序）的构型平衡的3.5纳米直径的颗粒具有约0.84（相比，最大可能值等于1）的L1_0序参量。根据我们的研究，在600 ℃或更低温度下退火的3.5nm直径的纳米颗粒中，实验上没有（相对）高的L1_0级，这主要是动力学问题，而不是平衡问题
2005-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo simulation of equilibrium L1_0 ordering in FePt nanoparticles
采用Connolly-Williams方法从第一性原理出发计算了FePt合金的第一、第二和第三近邻混合势。利用这种方法得到的混合势，通过蒙特卡罗模拟和解析环近似，研究了等原子组成下体相和直径为3.5nm的球形纳米粒子的平衡L1_0有序度对温度的依赖关系.体相有序-无序温度的计算值（1495-1514 K）与实验值（1572 K）符合较好（误差为4%）。对于有限尺寸的纳米颗粒，（长程）序参量随着温度的升高从1到0连续变化。而不是一个不连续的指示相变，我们得到了一个拐点的顺序作为温度的函数。该拐点发生在低于本体相变温度的温度下，并且随着颗粒尺寸的减小而减小。我们的计算预测，在600 ℃（一个典型的退火温度为促进L1_0有序）的构型平衡的3.5纳米直径的颗粒具有L1_0序参量为0.83（相比，最大可能值等于1）。根据我们的研究，在600 ℃或更低温度下退火的3.5nm直径的纳米颗粒中，实验上没有（相对）高的L1_0级，这主要是动力学问题，而不是平衡问题
2004-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Thermal evolution of Pt-rich FePt/Fe3O4 heterodimers studied using x-ray absorption near edge spectroscopy
FePt/Fe 3 O 4纳米颗粒可以用作构建块，在热退火时，获得具有组合磁性的磁性纳米复合材料。虽然退火前和退火后的样品通常具有良好的特性，但在退火过程中进行详细的调查是必要的，以揭示中间过程的作用，以产生理想的复合材料。我们提出了一种替代的方法，使用原位XANES研究的热演化的油酸和油胺涂层的富铂FePt/Fe 3 O 4异二聚体。随着温度的升高，在表面活性剂的作用下，Fe_3O_4逐渐还原为FeO，而在550 K以上开始生成Fe_3Pt。在840 K时，FeO的突然增加进一步驱动相变以稳定铁铂软相。因此，Fe 3 O 4还原作为催化剂，促进富Pt FePt和Fe 3 O 4/FeO之间的Fe和Pt相互扩散，形成Fe 3 Pt，而不是具有硬磁性能的交换耦合FePt/Fe 3 O 4。此外，异二聚体末端的界面的作用进行了讨论。对退火前后的样品进行了TEM、XRD、EXAFS、磁强计和穆斯堡尔谱等表征。
2011-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic anisotropy of FePt nanoparticles
本文对Fe和Pt晶面沿（001）方向交替排列的L10 FePt团簇的磁晶各向异性进行了系统的理论研究。我们采用从头算自旋极化密度泛函理论（DFT），以及自旋极化DFT（包括自旋-轨道耦合自洽）和矩方法的MCA计算了每个团簇的结构弛豫和磁矩.我们发现，MCA的任何复合结构的一个给定的大小是增强相对于相同大小的纯Pt或纯Fe集群，以及任何对的Fe和Pt原子在散装L10 FePt。这种增强的结果，我们观察到的Fe原子的3d轨道和它们的Pt邻居的5d轨道之间的杂化。然而，这种杂化以显著不同的方式影响组成原子的电子性质。虽然它在一定程度上增加了Fe原子的自旋矩，但对它们的轨道矩几乎没有影响;同时，它大大增加了Pt原子的自旋和轨道矩。考虑到Pt的自旋-轨道耦合（SOC）常数比Fe的大约7倍的事实，这种Fe诱导的Pt原子的轨道矩的跳跃产生复合结构的MCA相对于它们的纯对应物的MCA的增加。任何复合结构都具有比体L10 FePt更高的MCA，这是由于团簇中Pt原子的配位较低，无论是Fe还是Pt占主导地位。我们还发现，中心层为Pt的双锥团簇具有比相同尺寸的中心层为Fe的双锥团簇更高的MCA。这是由于这样的配置中的Pt原子与比后者中更多的Fe原子配位的事实。通过参与更多的杂交，它们对单位的整体MCA贡献更高的轨道矩。
2015-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Beyond a phenomenological description of magnetostriction
我们使用超快X射线和电子衍射解开颗粒FePt的自旋-晶格耦合在时域。单晶FePt纳米颗粒的降维导致磁序的强耦合和高度各向异性的三维晶格运动，其特征在于a-和b-轴膨胀和c-轴收缩。由此产生的FePt晶格四方性的增加，决定相反的FePt磁化方向之间的能量势垒的关键量，持续数十皮秒。这些结果表明，一种新的方法，激光辅助磁开关在未来的数据存储应用。
2017-11-06 cond-mat.mtrl-sci
The effect of adding magnetic oxide as grain boundary for HAMR
介质中的晶粒间居里温度（Tc）变化由于其在转变抖动噪声中的贡献而降低了信噪比，特别是当平均晶粒尺寸被向下推以增加区域存储容量时。绝热磁性晶界可以抑制这种晶粒间Tc变化，特别是在小晶粒尺寸下。在这里，我们提出了一个实验研究的效果，添加隔热磁性氧化物，特别是BaFexOy，作为颗粒FePt-C HAMR介质中的晶界材料的一部分。结果表明，BaFexOy对FePt是惰性的，FePt-BaFexOy-C介质的化学有序性与FePt-C介质相似。通过调节BaFexOy和C的体积分数，可以获得均匀分离的FePt颗粒（平均晶粒尺寸= 6.8 nm），其被垂直Hc大于35 kOe的BaFexOy壳包围。透射电子显微镜研究与化学分析表明，磁性氧化物似乎是结晶和周围的FePt晶粒立即完全封闭。磁性测量表明在低于FePt居里温度的温度下磁性晶粒尺寸有效增加。脉冲激光泵浦-探测测量表明FePt-BaFexOy-C介质与参考FePt-C介质仔细比较居里温度变化的可测量的降低。
2018-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic co-assembly of magnetic nanoparticles and fluorescent nanospheres: a versatile approach toward bimodal nanorods
多峰纳米颗粒的制备由于其在光电子学、光子学特别是生物成像等许多应用领域的巨大潜力而引起了人们的极大兴趣。纳米粒子（Nanoparticles，NPs）具有多种性质（光学、电化学、磁性），可以利用互补的刺激来探测纳米粒子与周围环境的相互作用，因此，纳米粒子（Nanoparticles，NPs）已经成为一种备受推崇的工具，可以对细胞和组织进行成像，其对比度与生物材料的尺寸以及由尺寸减小引起的量子限制效应的存在相匹配。在这种情况下，磁性和发射特性（如荧光）的组合对于非侵入性研究、细胞分选或药物载体化显得特别有吸引力。因此，结合荧光和磁性需要精细的混合组装结构。大多数磁性纳米颗粒由金属氧化物或合金制成，例如γ-Fe 2 O3、Fe 3 O 4、FePt，而目标荧光实体通常是有机染料或量子点（QD）。
2009-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of Fe3O4@CoFe2O4@MnFe2O4 trimagnetic core/shell/shell nanoparticles
我们报告了原始的“多壳”磁性纳米粒子的合成和表征，该磁性纳米粒子由覆盖有两个连续壳的软核（磁铁矿）制成：一个硬壳（钴铁氧体），然后一个软壳（锰铁氧体）。我们的研究结果表明，从简单的模型中，其中的双磁核/壳纳米粒子的矫顽力仅仅取决于该颗粒内的软相和硬相的比例的预期相反，添加由软铁氧体材料制成的第二壳提高矫顽力。因此，考虑到壳本身和核之间的相互作用可能是理解这种纳米颗粒的磁性所必需的。
2014-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Applications of exchange coupled bi-magnetic hard/soft and soft/hard magnetic core/shell nanoparticles
综述了交换耦合双磁性铁磁核/壳纳米粒子的应用。在简要介绍了主要的合成方法和核/壳结构形态表征之后，给出了基本的静态和动态磁性能。根据不同的专利和研究文章，描述了五种不同类型的前景应用：永磁体、记录介质、微波吸收、生物医学应用和其他应用。核/壳形态的优点和一些剩余的挑战进行了讨论。
2014-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Controlling the domain structure of ferroelectric nanoparticles using tunable shells
在Landau-Ginzburg-Devonshire理论的框架下，研究了利用介电性质可调的壳层控制单轴和多轴铁电体球形纳米颗粒中畴结构的可能性.对Sn 2 P2 S6和BaTiO 3纳米粒子进行了有限元建模和分析计算，这些纳米粒子覆盖有高k聚合物、温度依赖的各向同性顺电钛酸锶或具有强烈温度依赖的介电常数张量的各向异性液晶壳。看起来，具有温度依赖性高介电常数（~300 - 3000）的可调顺电壳比具有小得多（~10）的温度无关介电常数的聚合物壳提供了对纳米颗粒极化的更有效的屏蔽。与各向同性顺电和聚合物壳相比，液晶壳（~ 1 - 100）的可调介电各向异性增加了用于控制铁电畴形态（包括单畴状态、畴条纹和圆柱体、曲折和曲折畴以及极化通量闭合畴和涡旋）的新水平的功能。研究结果表明，可调谐壳层覆盖铁电纳米粒子，可以控制铁电纳米粒子的电畴结构形态，从而产生新型铁电存储器和先进的密码学材料。
2019-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Influence of morphology on the plasmonic enhancement effect of Au@TiO2 core-shell nanoparticles in dye-sensitized solar cells
等离子体核壳纳米粒子（PCSNPs）可以作为纳米天线，提高染料敏化太阳能电池（DSSC）的效率。为了实现最大的增强，需要优化PCSNPs的形态。在这里，我们精确地控制Au@TiO2 PCSNPs的形态，并系统地研究其对等离子体增强效应的影响。增强机理随TiO 2壳层厚度的变化而变化。具有较薄壳的PCSNP由于等离子体效应而增强电流，而具有较厚壳的颗粒由于增加的半导体特性而提高电压。在可见光范围内的波长无关的增强被观察到，并归因于等离子体激元加热效应。具有5-nm壳的PCSNP提供最高的效率提高23%。我们的工作提供了一种新的合成路线，良好的控制Au@TiO2核壳纳米粒子和深入了解DSSC中的等离子体增强。
2013-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Ensemble versus Local Restructuring of Core-shell Nickel-Cobalt Nanoparticles upon Oxidation and Reduction Cycles
双金属纳米颗粒被广泛研究，例如在催化中。然而，在使用环境中可能会发生重组，如偏析或合金化。单独来看，最先进的分析工具无法给出这些转变的全貌。这项研究结合了合奏分析（近环境压力的X-射线光电子能谱学）与本地分析（环境透射电子显微镜），以提供一个在原位描述的核壳镍钴纳米粒子暴露于还原和氧化循环的重组。它揭示了部分表面合金化伴随着破碎的壳成较小的集群，这是不可逆的。除了这个案例研究之外，这里提出的方法应该适用于处理单金属或双金属金属纳米颗粒的反应性的广泛研究。
2018-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Ultrathin Interface Regime of Core-Shell Magnetic Nanoparticles for Effective Magnetism Tailoring"
人们对使用磁性纳米颗粒将高频电磁能转换成热重新产生了兴趣。在过去的十年中，催化领域的许多例子，航空和汽车工程的轻质热塑性复合材料，以及生物医学应用，蓬勃发展。在最近的一封信“超薄界面制度的核壳磁性纳米粒子有效的磁性剪裁”，月亮等。DOI：10.1021/acs.nanolett.6b04016声称已经观察到一个新的界面自旋倾斜现象，在核壳铁氧体，推动加热效率超过10,000 W/g。如果这是真的，它代表了新的机会，进一步定制纳米制剂用于药物输送和选择性破坏肿瘤的高温。但在这里，我认为这些说法与物理事实不一致。
2017-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Probing the core and shell contributions to exchange bias in Co/Co$_3$O$_4$ nanoparticles of controlled size
核/壳磁性纳米颗粒界面处的耦合被认为是导致交换偏置（EB）的原因，并且核和壳组分的相对尺寸被认为会影响相关的现象学。在这项工作中，我们已经制备了核/壳结构的纳米粒子的总平均直径约$\sim$ 27 nm和广泛的壳厚度通过控制氧化的Co纳米粒子以及分散在无定形二氧化硅主机。结构表征给出了令人信服的证据，形成的钴$_3$ O $_4$微晶相在壳周围的Co核心。场冷却磁滞回线显示非单调的依赖性的交换偏置$H_E$和强制$H_C$领域，成为最大的样品与中间壳厚度，在该晶格应变也是最大的两个阶段。我们的原子蒙特卡罗模拟的粒子具有相同的大小和组成，在实验中的结果是一致的实验观察，并使我们能够确定的变化的贡献的界面表面自旋的磁化反转引起的最大值在$H_E$和$H_C$。
2016-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Structural and magnetic properties of core-shell Au/Fe3O4 nanoparticles
本文系统地研究了在温和条件下热分解制备的核壳结构Au/Fe_3O_4纳米粒子。纳米粒子的形貌和晶体结构表明，Au核的直径<d>为6.9 \pm 1.0）nm，外围包裹着厚度约3.5 nm的Fe 3 O 4壳层，外延生长在Au核表面。高角环形暗场扫描透射电镜分析证实了Au/Fe_3O_4核壳结构。当温度低于T_B = 59 K时，生长在Au纳米粒子表面的磁铁矿壳层呈现热阻挡态，而当温度高于T_B时，磁铁矿壳层呈现弛豫态。值得注意的是，当在外部磁场下将样品冷却至室温以下时，观察到交换偏置效应。此外，在T~40 K时开始出现交换偏置场（H_{EX}），其值随温度的降低而增大。这种效应归因于位于Fe_3O_4壳层内、外表面磁无序区的自旋与位于有序区的自旋之间的相互作用。
2017-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic origin of exchange bias in core/shell nanoparticles
我们报告的蒙特卡罗模拟的结果，目的是澄清交换偏置的微观起源在一个模型的个别核/壳纳米粒子的磁化磁滞回线。核/壳界面上交换耦合的增加导致交换偏置的增强和环的两个分支之间的不对称性的增加，这是由于不同的反转机制。一个详细的研究的磁序的界面自旋显示令人信服的证据表明，存在一个净磁化，由于未补偿的自旋在壳界面负责这两种现象，并允许直接量化的环路位移的微观参数与惊人的协议与宏观观察值。
2005-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Thermal simulation of magnetization reversals for size-distributed assemblies of core-shell exchange biased nanoparticles
提出了一种适用于铁磁纳米颗粒和铁磁-反铁磁核壳纳米颗粒尺寸分布组装体的温度相关的相干磁化反转模型。纳米粒子被假定为单轴各向异性和所有沿其易轴排列。热依赖性包括考虑热涨落，通过Néel-Arrhenius理论实现。得到了磁化反转环、矫顽场和交换偏置场的温度和角度依赖关系，表明F-AF尺寸分布的交换耦合纳米颗粒具有温度依赖的非对称磁化反转。同时，证明了He和Hc随T的非单调演化. Hc与T的角度依赖性表现出复杂的行为，存在一个顶点，其位置和幅度强烈依赖于T。He与T的角度依赖性表现出复杂的行为，这取决于AF各向异性和交换耦合。由此产生的角度行为证明了纳米颗粒的磁响应中的尺寸分布和温度的关键作用。
2016-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Pt-Decorated PdCo@Pd/C Core-Shell Nanoparticles with Enhanced Stability and Electrocatalytic Activity for Oxygen Reduction Reaction
利用吸附物诱导的表面分凝效应，发展了一种简单的制备碳负载PdCo@Pd核壳纳米粒子的方法。通过自发置换反应沉积少量Pt，提高了PdCo@Pd纳米粒子的稳定性和对氧还原的电催化活性。本文所述的简易方法适用于大规模低成本生产，并显著降低Pt负载量，从而降低成本。所制备的PdCo@Pd和Pd修饰的PdCo@Pd纳米催化剂与Pt/C相比具有更高的甲醇耐受性，并且是用于燃料电池应用的有希望的阴极催化剂。
2010-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Strain Relaxation in Core-Shell Pt-Co Catalyst Nanoparticles
本文结合纳米束电子衍射应变成像与连续弹性模型，揭示了核壳Pt-Co催化剂中表面应变通过界面缺陷和球形几何弛豫释放的机制，并阐明了壳层厚度和晶格失配如何通过应变弛豫影响氧还原催化活性。
2023-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Exchange bias and asymmetric hysteresis loops from a microscopic model of core/shell nanoparticles
我们提出了蒙特卡罗模拟的磁滞回线的磁性纳米粒子的模型与铁磁核和反铁磁壳与不同的值的核/壳界面交换耦合，其目的是澄清的微观起源实验观察到的交换偏置。我们已经发现，在磁场方向以及沿磁化轴的位移，增加的幅度时，增加界面交换耦合的环路移位。从自旋组态计算出的椭圆形函数已被计算，以解释微观上这些功能的起源和大小。
2006-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale observation of ordered structure induced by surface segregation in annealed Pt@Co core-shell nanoparticles
二元合金纳米粒子的有序结构决定了其磁性和催化性能。在退火后的合金中，其中一种组分优先在表面上偏析以降低表面能。这种表面偏析被认为是在表面附近构建有序相的一个因素。然而，尚未观察到的偏析诱导的有序纳米粒子。在此，合成了铂@钴（Pt@Co）核壳纳米颗粒，并通过扫描透射电子显微镜观察了它们在600°C、700°C和800°C下退火3小时后的结构变化。我们在700°C下在表面附近发现了L10-PtCo结构，这在初始Pt：Co比约为4：1的情况下是出乎意料的。L10-PtCo结构被认为是由于Pt原子的表面偏析和扩散不足以在颗粒中混合Pt和Co原子而形成的，因为该结构在600 ℃和800 ℃下不形成。
2021-11-01 cond-mat.mtrl-sci
A Magnetic and Moessbauer Spectral Study of Core/Shell Structured Fe/Au Nanoparticles
Fe/Au纳米粒子已通过反胶束反应化学合成，并通过常规和基于同步辐射的X射线衍射和磁性和穆斯堡尔谱研究进行了研究。粉末X-射线衍射图揭示了结晶α-铁和金的存在以及任何结晶铁氧化物或其他结晶产物的不存在。一阶反转曲线，随着主要的磁滞回线的Fe/Au纳米粒子已被测量作为时间的函数，以调查其磁性能的演变。在78和295 K下测量了未涂覆的铁纳米颗粒和Fe/Au纳米颗粒的铁-57穆斯堡尔谱，表明存在两种主要的含铁组分，即预期的α-铁和意想不到的无定形Fe 1-xBx合金;还观察到几种结晶不良的有序氧化铁（III）组分以及顺磁性铁（II）和铁（III）组分。这些结果表明，通过反胶束合成的铁核/金壳纳米粒子远比以前认为的复杂。
2005-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of uniform half-shell magnetic nanoparticles and microspheres with applications as magnetically modulated optical nanoprobes
磁调制光学纳米探针（MagMOON）是磁性粒子，通过发射不同方向的不同强度的光来指示它们的角方向，并已显示出用于各种应用的前景。在这封信中，我们描述了一种新的方法来制造均匀的磁性半壳粒子，可用于MagMOON。钴沉积到商业上制造的聚苯乙烯纳米球和微球，使用微真空气相沉积，产生具有均匀尺寸，形状和磁性含量的颗粒。此外，与其体积值相比，沉积在纳米球上的钴的结晶度增强。
2005-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Conditions determining the morphology and nanoscale magnetism of Co nanoparticles: Experimental and numerical studies
通过改变Co2（CO）8热分解过程中的反应时间和化学环境，制备了从核壳到中空纳米粒子的钴基纳米结构。结构表征和动力学模型模拟表明，钴和氧的扩散系数决定的生长速度和最终的纳米粒子的形态。核/壳纳米粒子中Co和Co-氧化物之间的交换耦合引起了场冷磁滞回线的偏移，该偏移与壳厚度成比例，如数值研究所验证的。当从核/壳到中空颗粒时，增加的纳米复杂性也导致在300 K以上出现滞后，这是由于额外的自旋无序表面导致的表面各向异性的增强。
2011-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Modelling exchange bias in core/shell nanoparticles
我们提出了一个原子模型的一个单一的纳米粒子的核/壳结构，考虑到其晶格结构和球形几何形状，并在其中的微观参数，如各向异性和交换常数的值可以调整在核，壳和界面区域。通过对基于该模型的磁滞回线的蒙特卡罗模拟，我们确定了场冷后能观察到回线位移的微观参数范围。不同的颗粒尺寸和值的界面交换耦合的界面自旋的磁序的研究使我们能够相关的外观的循环不对称性和垂直位移的存在下的一小部分未补偿的自旋在壳界面保持钉扎在现场循环，提供新的见解的微观起源的实验现象。
2007-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and characterization of core-shell structure silica-coated Fe29.5Ni70.5 nanoparticles
考虑到磁性粒子在生物医学和电磁器件中的潜在应用，我们利用经典的Stober方法--正硅酸乙酯（TEOS）的碱催化水解和缩合将FeNi纳米粒子包覆在二氧化硅壳层中。高功率超声波下的原始搅拌系统使得分散否则团聚的颗粒成为可能。超声处理保证了颗粒在Stober合成过程中保持分散，并且还提高了该方法的效率。通过电子显微镜（TEM）和能谱（EDX）表征包覆的颗粒，其显示具有均匀二氧化硅层的核-壳结构。二氧化硅涂层不影响磁芯的磁性能。事实上，所有样品在77 K和室温下都是铁磁性的，居里点保持不变。只有矫顽力显示出意想不到的非单调依赖于二氧化硅层厚度。
2007-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Surface segregation in nanoparticles from first principles
已知FePt纳米颗粒随着粒径减小而表现出降低的L1 $_0$级。顺序的减少降低了磁各向异性和颗粒磁化方向的热稳定性。这一现象是通过调查的热力学驱动力表面偏析使用本地（非均匀）集群扩展拟合从头算数据，准确地代表在体和表面区域的原子间相互作用。随后的蒙特卡罗模拟揭示了第一表面层Pt偏析被第二次表面层中的Pt耗尽补偿。这表明核心的有序状态并不像以前认为的那样受到表面热力学的影响。因此，弱有序实验观察到的可能不是由于基本的热力学限制，而是动力学效应。
2009-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ethanol chemisorption on core-shell Pt-nanoparticles: an ab-initio study
采用从头计算方法，研究了乙醇在分离型二元纳米合金上的化学吸附性质。我们选择具有55个原子的二十面体形状的纳米结构，其中Pt最外层在M核心上，M=Ag，Pd，Ni。相对于具有相同组成的纳米膜，乙醇结合能增加。这不仅仅是由于观察到的Pt-O距离缩短，而是取决于乙醇吸附后纳米颗粒的变形。纳米颗粒内的这种几何变形可以解释为径向呼吸，其对吸附位点敏感，通过O-锚点和乙基的相对位置来识别。更有趣的是，由于核依赖性-在Pd@Pt中较大，在Ni@Pt中较小-，它涉及从乙醇和M-核向Pt-壳的有效电子转移。在这个新的分析的观点，Pd@Pt纳米合金显示出最有前途的乙醇氧化的功能。
2018-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Competition of Core-Shell and Janus Morphology in Alloy Nanoparticles: Insights From a Phase-Field Model
双金属纳米粒子具有核壳结构、Janus结构、洋葱状结构、类Janus结构和均匀结构等多种形貌。虽然广泛的努力已被定向到了解平衡构型的BNP，其发展所涉及的动力学机制还没有系统地探讨。由于这些系统通常包含一个可折叠的差距，实验研究已经提到了调幅分解（SD）作为一个可能的机制，形成这样的结构。我们提出了一种新的相场模型的限制（嵌入式）系统研究SD引起的BNP内的形态演变。它开始与组成调制环的形成作为表面定向SD的结果，并最终发展成核壳或Janus结构，由于粗化/破裂的环。最终的构型取决于接触角和颗粒尺寸-Janus在较小的尺寸和较高的接触角下是有利的。我们的模拟还说明了形成的亚稳态，动力学捕获的结构作为毛细管和扩散之间的竞争的结果。
2021-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Exchange bias phenomenology and models of core/shell nanoparticles
一些主要的实验观察相关的磁性系统中的交换偏置的发生进行了审查，集中注意力与核/壳结构的纳米粒子相比，薄膜双层的特殊现象。提出了实验观察提出的主要悬而未决的问题，并与迄今为止制定的现有交换偏差理论和模型进行了对比。我们还提出了一个简单的模型的基础上的模拟结果的核/壳纳米粒子中的微观参数，如各向异性和交换常数的值可以在核心，壳和界面区域进行调整，提供新的见解的实验现象学的微观起源。详细的研究的磁序的界面自旋显示令人信服的证据表明，大多数的实验观察到的效果可以定性地占在本模型的上下文中，并允许量化的幅度的环路移位与惊人的协议与宏观观察值。
2007-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Electronic shell structure and chemisorption on gold nanoparticles
我们利用密度泛函理论研究了金纳米粒子的电子结构和化学性质。不同的结构家庭的集群进行了比较。对于多达60个原子，我们使用基于DFT的模拟退火优化结构。团簇的几何形状被发现扭曲相当大，在费米能级产生大的带隙。对于多达200个原子，我们认为一个简单的EMT潜力和集群的基础上cuboctahedra和二十面体的结构。所有类型的团簇几何形状都表现出凝胶状的电子壳层结构。我们计算了几个原子在立方八面体团簇上的吸附能。吸附能被发现在幻数突然变化。利用Newns-Anderson模型，我们发现幻数对吸附能的影响可以从吸附物诱导态相对于团簇费米能级的位置来理解。
2013-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational modes of metal nanoshells and bimetallic core-shell nanoparticles
本文从理论上研究了复合金属纳米结构如核壳结构和具有介电核的金属纳米壳结构在环境中的径向振动模谱。我们计算的频率和阻尼率的基本（呼吸）模式，这些纳米结构以及两个高阶模式。对于金属纳米壳，我们发现，呼吸模式的频率总是低于一个相同大小的固体颗粒，而阻尼是较高的，并随着壳厚度的减少而增加。我们确定了两个制度，可以表征为弱阻尼和过阻尼振动的存在下，外部介质。对于双金属粒子，我们发现频率和阻尼率的周期依赖于壳厚度与周期决定的模式数。对于这两种纳米结构，高次模的频率几乎与环境无关，而阻尼率对外界介质表现出很强的敏感性。
2008-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Non-Fourier heat transport in metal-dielectric core-shell nanoparticles under ultrafast laser pulse excitation
超快激光脉冲激发后嵌入的金属纳米颗粒的弛豫动力学是由不同来源的热现象驱动的，其准确描述对于解释实验结果至关重要：热电子气产生，电子-声子耦合，热传递到颗粒环境和热传播。除了最后一种机制，众所周知，纳米结构和/或超短时间尺度的热传输可能会偏离傅立叶定律的预测。在这些情况下，热输运可以用玻尔兹曼输运方程来描述。我们提出了一个数值模型，使我们能够确定在亚皮秒脉冲激发下的球形金纳米粒子核的电子和晶格温度动态，以及周围的壳电介质。为此，我们已经使用了电子-声子耦合方程的粒子与激光脉冲吸收的源项，和热传导的主介质中的弹道扩散方程。无论是热化或绝热边界条件已被认为是在壳体外表面。我们的研究结果表明，从颗粒到基体的传热速率可以显着小于傅立叶定律的预测。因此，粒子温度上升较大，其冷却动力学可能比使用傅立叶定律获得的要慢。这种差异归因于核纳米颗粒附近的非局部和非平衡热传导。这些结果预计将是非常重要的分析泵探测实验上进行的单个纳米粒子或纳米复合材料介质。
2008-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Optical determination and identification of organic shells around nanoparticles: application to silver nanoparticles
我们提出了一种简单的方法来证明银纳米粒子周围的有机壳的存在。该方法是基于孤立的纳米粒子的光学消光测量和米氏计算预测的预期波长的局部表面等离子体共振的纳米粒子的存在和不存在的有机层之间的比较。这种方法适用于银纳米粒子，似乎是很好的保护氧化。通过表面增强拉曼光谱（SERS）测量的进一步实验表征允许将该保护壳鉴定为乙二醇。因此，结合LSPR和SERS测量可以证明被有机壳包围的其他等离子体纳米颗粒的存在和识别。
2013-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Characterization of Pd and Pd@Au core-shell nanoparticles using atom probe tomography and field evaporation simulation
我们报告的原子探针层析成像分析的Pd和Pd@Au纳米粒子嵌入在Ni矩阵和局部蒸发场的变化对原子探针数据的影响。为了评估重建的原子图的完整性，我们进行了场蒸发过程的数值模拟，并将模拟数据集与实验获得的数据进行了比较。在Pd和Pd@Au纳米颗粒的原子图中看到的扭曲可以主要归因于化学成分和元素蒸发场的局部变化。Pd和Ni的蒸发场值，取自图像驼峰模型，并假设在模拟中，实验和模拟结果之间取得了很好的一致性。与此相反，金的蒸发场，从图像驼峰模型预测，似乎大大高估，并导致实验和模拟之间的巨大差异。
2021-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Particle size and cooling field dependence of exchange bias in core/shell magnetic nanoparticles
我们提出了一个数值模拟研究的交换偏置（EB）的核/壳结构的纳米粒子的效果，旨在揭示与这种效果相关的一些实验现象的微观起源。特别是，我们把我们的研究集中在颗粒尺寸和场冷却的滞后回线位移的依赖。为此，磁滞回线后的字段冷却过程已被计算的蒙特卡罗模拟的基础上的模型，考虑到特殊性能的核心，壳和界面区域的颗粒和EB和矫顽场已被提取。结果表明，作为一个总的趋势，电子束场$h_{EB}$随着颗粒尺寸的增加而减小，与一些实验观察结果一致。然而，仔细检查发现显着的$h_{EB}$的振荡作为粒子半径的函数，我们表明是密切相关的净磁化强度场冷却后建立在界面壳自旋。对于具有铁磁界面耦合的粒子，我们证明了$h_{EB}$的大小和符号可以随着冷却过程中施加的磁场而变化。
2008-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Modeling of Growth Morphology of Core-Shell Nanoparticles
我们模拟了核壳型贵金属纳米粒子的壳层形成。最近开发的动力学Monte Carlo方法是用来重现在最近的核-壳纳米粒子合成实验中实现的生长形态，其中报告了光滑的外延生长的外壳。具体来说，我们确定的增长制度，产生这样的光滑的外壳，但也导致形成的小集群的外壳。所开发的建模方法使我们能够定性地研究温度的影响，并提供壳金属原子对所得到的壳形态，当生长在预合成的核芯。
2014-11-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Controlling magnetisation's reversal mechanism and hyperthermia efficiency in core/shell magnetic nanoparticles by tuning the interphase coupling
磁性粒子热疗，其中胶体纳米结构暴露于交变磁场，是一种有前途的癌症治疗方法。不幸的是，热疗的临床疗效尚未优化。因此，积极寻求改善磁性粒子热疗的途径，例如设计由不同相材料组成的混合结构。在这里，我们证明了增强的热疗效率在相对较大的球形Fe/Fe-氧化物核/壳纳米粒子通过操纵核和壳相之间的相互作用。对直径在30-80 nm范围内的示例性样品的实验结果表明滞后损失与观察到的温度升高速率的直接相关性，最大效率为约0.9 kW/g。的绝对颗粒尺寸，核/壳比，和薄的方铁矿夹层的插入，被证明有强大的影响上的比吸收率。通过将我们的测量结果与微磁计算结果进行比较，我们揭示了拓扑非平凡磁化反转模式，在这种模式下，粒子间的相互作用变得可以忽略不计，聚集体的形成被最小化，并且转化为热量的能量增加。这一信息迄今为止一直被忽视，与均匀粒子的现有知识形成鲜明对比。
2019-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale distribution of magnetic anisotropies in bimagnetic soft core-hard shell MnFe$_2$O$_4$@CoFe$_2$O$_4$ nanoparticles
采用不同探测深度的元素选择性磁谱组合，测量了核@壳MnFe $_2$ O $_4$ @CoFe $_2$ O $_4$ 7.0 nm颗粒中磁各向异性的纳米级分布。由于这张照片是无法通过任何其他技术，涌现的磁性被揭示出来。在整个纳米尖晶石中，矫顽场不是恒定的。非常薄的（0.5 nm）CoFe $_2$ O $_4$硬壳对另外非常软的MnFe $_2$ O $_4$核施加强磁各向异性：在MnFe $_2$ O $_4$芯内部测量到大的结晶度梯度，接近界面区域的值较低，而内芯呈现出相当大的矫顽磁场（0.54T）和非常高的剩余磁化（饱和时磁化的90%）。
2017-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Plasmon-Induced Tuning of Cerium Oxidation States in Au@CeO$_x$ Core@Shell Nanoparticles
本文通过可见光驱动的局域表面等离激元共振光热反应合成Au@CeO$_x$核壳纳米颗粒，并利用绿色激光照射进一步提高Ce$^{3+}$/Ce$^{4+}$比值，实现了铈价态的可逆调控，为优化其光催化与类酶性能提供了新途径。
2025-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Growth Mechanisms and Oxidation-Resistance of Gold-Coated Iron Nanoparticles
本文采用反胶束法合成了铁核/金壳纳米粒子，并对其生长机理和抗氧化性能进行了研究。通过透射电子显微镜、能量色散谱、X射线衍射、穆斯堡尔谱和电感耦合等离子体技术证实了核壳结构和Fe & Au相的存在。此外，原子分辨率Z-衬度成像和电子能量损失谱（EELS）在扫描透射电子显微镜（STEM）已被用来研究生长过程的细节。Au壳层在聚结前通过在Fe核表面成核而生长。松散粉末形式的这种纳米颗粒的磁矩由于氧化而随时间降低。金壳的抗氧化性不理想可能是由粗糙的金表面引起的。然而，在压制的颗粒形式中，电传输测量表明颗粒相当稳定，因为颗粒的电阻不会随时间而明显变化。
2005-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Screening-Induced Phase Transitions in Core-Shell Ferroic Nanoparticles
使用Landau-Ginzburg-Devonshire方法，我们研究了三种不同形状的核-壳铁性纳米颗粒中屏蔽诱导的相变：扁圆盘，球体和长针。该纳米颗粒由铁性CuInP 2S 6核制成，并由相变材料制成的“可调”屏蔽壳覆盖，该相变材料的电导率随着材料在半导体和金属相之间的变化而变化。我们揭示了壳屏蔽长度对纳米颗粒核的相变和自发极化的关键影响。由于可调屏蔽壳层允许控制核-壳铁性纳米颗粒的极性状态和相图，因此所获得的结果对于非易失性存储器单元中的应用特别有意义。
2022-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Domains and Surface Effects in Hollow Maghemite Nanoparticles
在目前的工作中，我们调查的亚铁磁性和非相互作用磁赤铁矿（g-Fe 2 O3）的空心纳米粒子的Kirkendall效应获得的磁性。从磁性的实验表征中，我们发现多晶空心磁赤铁矿纳米颗粒具有超顺磁性到铁磁性的转变温度低、磁矩小、显著的磁化率和不可逆场，并且在高达5 T的外部磁场下没有磁饱和。这些结果被解释的微观结构参数表征磁赤铁矿壳的原子蒙特卡罗模拟的一个单独的球壳模型。该模型包括强相互作用的晶体结构域安排在一个球壳与随机取向和各向异性轴。蒙特卡罗模拟允许辨别结构多晶和其中空几何形状之间的影响，同时揭示在不同的温度制度下的磁畴排列。
2009-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Telluride nanocrystals with adjustable amorphous shell thickness and core-shell structure modulation by aqueous cation-exchange
核-壳胶体半导体纳米颗粒（CSNPs）的结构设计具有很大的吸引力，因为它具有增强光诱导电荷转移（PICT）和诱导有利的光学和电子性质的潜力。尽管如此，碲化物CSNP对高温的敏感性使得精确调节其表面结晶度具有挑战性。在此，我们已经开发了一种有效的策略，用于合成碲化物CSNPs与薄的无定形壳使用水溶液阳离子交换（ACE）。通过在40至110 ℃范围内改变合成温度，CdTe纳米颗粒的结晶度可以从没有可检测的无定形壳的完美晶体（c-CdTe）控制到具有结晶CdTe NP核被厚度高达7- 8 nm的可调无定形壳覆盖的核-壳结构（c@a-CdTe）。第二ACE步骤将c@a-CdTe转化为结晶CdTe@HgTe核-壳NP。在60 ℃下合成的c@a-CdTe纳米粒子具有4-5 nm厚的非晶壳层，表现出最高的表面增强拉曼散射活性，其增强因子约为8.82 × 10^5，这归因于非晶壳层和结晶核之间的耦合。
2022-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Novel one-pot sol-gel synthesis route of Fe3C/few-layered graphene core/shell nanoparticles embedded in a carbon matrix
提出一锅两步表面活性剂溶胶-凝胶法，在碳基体中制备少层石墨烯包覆的单相 Fe3C 核壳纳米颗粒，并验证其结构、磁性与耐腐蚀稳定性。
2023-09-24 cond-mat.mtrl-sci
